【操作系统习题】输入/输出系统

一、单选题

1. 系统总是访问磁盘的某个磁道而不响应对其他磁道的访问请求，这种现象称为磁臂粘着。下列磁盘调度算法中，不会导致磁臂粘着的是（ ）。A
   A、先来先服务（FCFS） B、扫描算法（SCAN）
   C、循环扫描算法（CSCAN） D、最短寻道时间优先算法（SSTF）
2. 如果一个计算机的硬盘位64GB，每个块的大小为4KB，如果用位示图来管理硬盘的空间，则位示图的大小为（）字节。B
   A、1MB B、2MB C、16MB D、32MB
   解答：一块磁盘由很多磁盘块组成；位示图法只有1位（bit）用来表示该磁盘块是否分配。1Byte等于8bit (64GB/4KB)个磁盘块，位示图的大小为(64GB/4KB)/8bit=2MB
3. 为解决由于通道不足所造成的瓶颈问题，可采取（）技术。B
   A、数组选择通道 B、多通道 C、字节多路通道 D、数组多路通道
4. 现代操作系统中实现了设备独立性，用户程序通过（）访问I/O设备。A
   A、逻辑设备 B、物理设备 C、虚拟设备 D、共享设备
5. 从设备到本地缓冲之间传输数据由（）完成。B
   A、CPU B、I/O控制器 C、内存 D、设备机械装置
6. 操作系统采用缓冲技术，能够减少对CPU的（）次数，从而提高资源的利用率。D
   A、依赖 B、访问 C、控制 D、中断
7. 操作系统中的SPOOLing技术，实质是将（）转化为共享设备名的技术。C
   A、块设备 B、脱机设备 C、独占设备 D、虚拟设备
8. 得到连续空间难的空闲空间管理方式是（）A
   A、空闲链表 B、位示图 C、成组链接 D、空闲表
9. 在下面的I/O控制方式中，需要CPU干预最少的方式是（ ）。A
   A、SPOOLING B、轮询 C、中断 D、DMA
10. 可以使得磁头改变移动方向的次数减少的磁盘调度算法是（）B
    A、SSTF B、SCAN C、FCFS D、RAID
11. 关于I/O控制方式，（）控制方式使I/O操作的组织和数据的传送最大限度地独立运行而无须处理机的干预。C
    A、直接存储器访问I/O B、程序I/O C、I/O通道 D、中断驱动I/O
12. 每次移动到离现在位置最近的磁道的磁盘调度方法是（）D
    A、SCAN B、LOOK C、FCFS D、SSTF
13. 假如一个文件系统的物理块大小是4KB，有一个文件的大小是245KB，请问需要给这个文件分配（）个物理块。C
    A、60 B、61 C、62 D、63
    解答：245KB÷4KB=61.25
14. 程序员利用系统调用打开I/O设备时，通常使用的设备标识 是（）C
    A、主设备号 B、从设备号 C、逻辑设备名 D、物理设备名
15. Unix的UFS采用的空闲空间管理方法是（）A
    A、成组链接 B、空闲链接 C、位示图 D、空闲表
16. 为提高操作系统自身的可适应性和可扩展性，现场操作系统通过引入和实现（）的概念而实现了设备独立性。D
    A、共享设备 B、独占设备 C、循环缓冲 D、逻辑设备
17. 假如链接表在内存。在显式链接分配中，要读入一个文件的第16块（块号从0开始），一共需要读入（）个物理块。B
    A、0 B、1 C、16 D、17
18. 磁带机属于（）设备 C
    A、直接存取 B、链接存取 C、顺序存取 D、随机存取
19. 存在忙等的I/O控制方式是（）A
    A、轮询 B、通道 C、DMA D、中断
20. （）是直接存取设备。A
    A、磁盘 B、磁带 C、键盘 D、打印机
21. 使用SPOOLing系统的目的是为了提高（）的利用率。A
    A、I/O设备 B、操作系统 C、CPU D、内存
22. 在设备管理中，引入缓冲的主要原因不包括（）A
    A、缓和处理器和内存之间访问速度不匹配的矛盾
    B、缓和处理器和外设之间访问速度不匹配的矛盾
    C、提高处理器和外围设备之间的并行性
    D、减少对处理器的中断频率，放宽对处理器中断响应时间的限制
23. 一个文件存放在第52个物理块开头的10个物理块中，每个物理块大小是2KB。请问文件中偏移为15KB位置处的数据在第（）个物理块中。C
    A、52 B、56 C、59 D、60
    解答：15KB/2KB=7.5；52+8-1=59；（文件的偏移量从0开始）
24. 低速设备一般设置成独占设备，可用作独占设备的有（）A
    A、扫描仪 B、可擦写光盘 C、磁盘 D、U盘
25. 为了缓和CPU和I/O设备间速度不匹配的矛盾，提高CPU和I/O设备的并行性，现代操作系统关于I/O设备与处理机之间的数据交换几乎都用到了（ ）。D
    A、对换区 B、临界区 C、工作集 D、缓冲区
26. 你的计算机上安装的程序和数据（）B
    A、是高速缓存中的信息 B、必须在CPU访问之前移入内存
    C、是使用频率高的信息 D、可有CPU直接访问
27. CPU处理器通过写（）寄存器来控制设备操作。C
    A、数据输入寄存器 B、数据输出寄存器 C、控制寄存器 D、状态寄存器
28. 系统利用SPOOLING技术实现（）D
    A、虚拟存储 B、系统调用 C、对换技术 D、虚拟设备
29. 一个磁盘大小为1TB，假如采用FAT32文件系统，物理块大小为16KB。那么，这个文件系统的FAT表大小约为（）。C
    A、64MB B、128MB C、256MB D、512MB
    解答：（1TB/16KB）*4B=2的26次方 × 4B=256MB
30. 一个物理块的块号为143，则该块在位示图中的第（）个字节中。B
    A、16 B、17 C、18 D、19
    解答：根据位示图的存储规则，第一个字节对应物理块为0、1、2、3、4、5、6、7号块，第二字节对应8、9、10、11、12、13、14、15号块，依次类推。
31. 利用DMA实现了（）之间数据的快速传输. A
    A、内存和外设 B、外设和外设 C、内存和CPU D、CPU和外设
32. 控制设备工作的物理部件是（）A
    A、设备控制器 B、内存 C、CPU D、总线
33. 使用户所编写的程序与实际使用的物理设备无关，这是由设备管理的（ ）功能实现的。C
    A、缓冲管理 B、虚拟设备 C、设备独立性 D、设备分配
34. 对于具备设备独立性的系统，下列叙述中错误的是（）C
    A、用户程序使用逻辑设备与物理设备之间的映射关系
    B、可以使用文件名访问物理设备
    C、更换物理设备后必须修改访问该设备的应用程序
    D、用户程序中使用的是逻辑设备名
35. 在现代操作系统中采用缓冲技术的主要目的是（）A
    A、提高CPU和设备之间的并行程度 B、改善用户编程环境
    C、提高CPU的处理速度 D、实现与设备无关性

二、填空题

1. 从资源分配的角度看，可以把设备分为独占设备和共享设备。打印机属于 ( 独占 )设备，而磁盘属于( 共享 )设备。
2. UNIX用户在程序中使用( )设备号，由操作系统进行转换为( )，从而实现用户程序与设备的( )。
   第一空：逻辑 第二空：物理设备 第三空：无关性；独立性；
3. 常用的I/O控制方式有程序轮询控制方式、中断控制方式、(DMA方式)和 (通道控制方式）。
4. 对磁盘上一物理块信息的访问要经过：（ 寻道 ）、（ 延迟 ）、（ 传送 ）三个过程。

三、判断题

1. 虚拟设备是指把一个物理设备变成多个对应的逻辑设备。√
2. 基于中断机制的I/O方式是一种同步的I/O方式。√
3. 在RAID中提高数据可靠性的技术是冗余，例如镜像技术。√
4. 通道所执行的通道程序存放在主机的内存中。√
5. 所有的中断都可以被屏蔽。×
6. 一个设备控制器只能连接一个设备。×
7. SPOOLing技术是操作系统中采用的以时间换取空间的技术。×
8. 减少磁盘访问时间的关键是减少寻道时间。√

番外

位示图（Bit Map），又称位向量图，是一种用于管理计算机存储空间的技术。它通过使用一个位数组（通常是一个字节或一个字）来表示一组物理存储块的分配状态。

位示图通常用于操作系统的内存管理、文件系统的磁盘空间管理等场景。它的优点是可以快速地查找和更新存储块的分配状态，并且可以有效地利用存储空间。通过使用位示图，系统可以快速地知道哪些存储块是可用的，以便进行分配和回收。